Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Южно-Уральский государственный университет

Скачать 241.58 Kb.

Название	Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Южно-Уральский государственный университет
Дата публикации	12.04.2015
Размер	241.58 Kb.
Тип	Программа

100-bal.ru > Право > Программа

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра «Прикладной механики, динамики и прочности машин»

СОГЛАСОВАНО:

Зав. выпускающей кафедры

«Прикладная механика, динамика и прочность машин»

____________ А.О. Чернявский

«_____» ____________ 2006

УТВЕРЖДАЮ:

Декан

Физического факультета
____________ Н.Д. Кундикова

«_____» ____________ 2006

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

Дисциплины СД.11 «Экспериментальная механика»

для специальности 150301 (071100) «Динамика и прочность машин»

направление подготовки 651500 «Прикладная механика»

факультет: Физический

кафедра-разработчик: «Прикладная механика, динамика и прочность машин»
Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования и примерной программой дисциплины по направлению подготовки 651500 «Прикладная механика» специальности 150301 (071100) «Динамика и прочность машин».
Рабочая программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры
«ПМ и ДПМ», протокол № от 2006 года.

Зав. кафедрой разработчика ______________________ профессор Чернявский А.О.

Ученый секретарь кафедры ______________________ доцент Хрипунов Д.В.

Разработчик программы _______________________ доцент Рихтер Е.Е.

Челябинск

2006

1. Введение

1.1. Требования к уровню освоения содержания дисциплины

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ СТАНДАРТ

ГОСУДАРСТВЕННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ
К минимуму содержания и уровню подготовки выпускника по специальности 150301 (071100) «Динамика и прочность машин». Инженер по направлению подготовки “Прикладная механика” может в соответствии с фундаментальной и специальной подготовкой выполнять следующие виды профессиональной деятельности:

научно-исследовательская;
проектно-конструкторская;
организационно-управленческая.

Конкретные виды деятельности определяются содержанием образовательно-профессиональной программы, разрабатываемой вузом.
СД.11 «Экспериментальная механика» -- 110 ч.

СД.11 -- «Экспериментальная механика» раздел «Электрические измерения неэлектрических величин: Тензометрические методы измерения деформации. Методы неразрушающего контроля. Электрические измерения механических величин; датчики виброперемещений; датчики виброускорений; генераторные и параметрические преобразователи.

Программа по экспериментальной механике разработана для подготовки дипломированного инженера по специальности 150301 (071100) «Динамика и прочность машин».

Согласно п.п.2.2.3 ГОС "Требования к минимуму содержания и уровню подготовки дипломированного специалиста по спец. 150301 (071100) "Динамика и прочность машин" выпускник должен в результате усвоения дисциплины "Экспериментальня механика" раздел «Электрические измерения неэлектрических величин»:

- иметь представление о методах и средствах измерения неэлектрических величин электрическими методами;

- знать основы электротензометрии и исследования НДС в точке тела с использованием современных электрических методов
- уметь выполнять практические работы по подготовке, размещению, установке и подключению измерительных преобразователей механических величин;
- иметь навыки работы с измерительными преобразователями, усилительной и регистрирующей аппаратурой.

1.2. Требования к уровню подготовки для освоения дисциплины

1.2.1. Место дисциплины в системе подготовки
Изучение курса «Экспериментальная механика» раздел «Электрические измерения неэлектрических величин» невозможно без твердого усвоения таких курсов как : «Высшая математика», «Физика», «Сопротивление материалов», «Электротехника и основы электроники».

2. Цели и задачи преподавания и изучения дисциплины.

Основная цель изучения дисциплины заключается в усвоении выпускниками теоретических знаний и выработке практических навыков в области экспериментальных исследований прочности и нагруженности объектов с использованием современных методов измерения неэлектрических величин электрическими методами

3. Объем дисциплины и виды учебной работы.
В соответствии с п.3 ГОС в обязательный минимум содержания образовательной программы "Прикладная механика" должны входить:

Лекций - 34 час., лабораторные занятия - 34 час., самостоятельная работа студентов - 65 час.

Зачет – YI семестр.

Экспериментальная механика включает разделы:

Общая классификация измерительных преобразователей, понятие о параметрических и генераторных преобразователях, структурные схемы измерения;
основные типы измерительных преобразователей: тензорезисторные, потенциометрические, электромагнитные, фотоэлектрические, гальваномагнитные и другие виды; физические принципы их работы, основные типы метрологических характеристик, достоинства и недостатки различных видов измерительных преобразователей;
область применения измерительных преобразователей, возможности их использования для исследования нагруженности, напряженно—деформированного состояния узлов и деталей, а также для изучения силовых и кинематических параметров машин;

Элементы разработанной программы, соответствующие требованиям ГОС к целевым установкам и минимума содержания (см.п.1.2 и 1.3 данной программы) выделены в последующем тексте как названия тем лекций и практических занятий.

Всего часов по механике – 142 часа.
Таблица 1 - Состав и объем дисциплины

Вид учебной работы	Всего часов	Распределение по семестрам в час. YI
Общая трудоемкость дисциплины	104	104
Аудиторные занятия	54	54
Лекции (Л)	36	36
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С) Лабораторные работы (ЛР) и (или) другие виды аудиторных занятий	18	18
Самостоятельная работа (СРС)	35	35
Курсовой проект (работа)
Реферат и (или) другие виды самостоятельной работы	15	15
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)	4	4

4.Содержание дисциплины.

4.1. Темы для изучения, их краткое содержание и объем знаний по видам учебной работы. Название тем – в соответствии с обязательным минимумом содержания дисциплины по ГОС.
Таблица 2 - Разделы дисциплины, виды и объем занятий

Номер раздела, темы	Наименование разделов, тем дисциплины	Объем в часах по видам
		Всего	Л	ПЗ	С	ЛР	СРС
1	Введение. Место и задачи экспериментальных исследований в комплексе научно-исследовательских работ. Основные сведения об электромеханических измерениях, понятия и определения.	8	2				4
2	Статические характеристики измерительных преобразователей. Функция преобразования. Погрешности измерения при статических измерениях, их классификация.	5	2				3
3	Динамические характеристики измерительных преобразователей. Понятие о передаточной функции. Ущение. Амплитудно-фазочастотные характеристики. Классификация измерительных преобразователей по типу АФЧХ и типу переходной функции. Квазистатические, резонансные, сейсмические и балистические измерительныепреобразователи, области их применения.	12	2				8
4	Физические основы и принципы конструирования измерительных преобразователей. Резистивные преобразователи механических величин. Основы электротензометрии. Типы тензорезисторов. Измерительные схемы с тензорезисторами.	46	16			20	10
5	Электромагнитные преобразователи. Индуктивные, трансформаторные, индукционные и магнитоупругие. Используемый физический принцип, материалы, характеристика и конструкция.	14	4			4	6
6	Электростатические преобразователи. Принцип действия. Физические основы работы. Типы емкостных преобразователей. Измерительные схемы, их особенности; мостовая и контурная схемы.	10	2			4	4
7	Пьезоэлектрические преобразователи. Пьезоэффект: прямой и обратный; материалы используемые в пьезоэлектрических преобразователях, ихсвойства. Пьезорезонансные преобразователи: особенности применения, достоинства и недостатки. Конструктивные особенности пьезопреобразователей.	9	2			2	5
8	Фотоэлектрические преобразователи. Физические принципы работы, классификация по типу фотоэффекта. Основные характеристики. Внешний и внутренний фотоэффект. Особенности конструкции.	8	2			2	4
9	Измерение температуры. Общие сведения. Понятие о термодинамической шкале; термометры механической группы. Термоэлектрический метод измерения; общие сведения, требования к термоэлектрическим материалам, технология изготовления термопар, электрические схемы соединения термопар; примеры термометрирования деталей и узлов машин. Термометры сопротивления. принцип действия, диапазон измерений, точность	10	2			2	6

4.2. Содержание (и методические рекомендации) разделов и тем дисциплины.

Таблица 3. Содержание и методические рекомендации разделов и тем дисциплины

№ недели	№ темы	№ лекции	Содержание лекций
1.	1.	1.	Введение. Электрические измерения неэлектрических величин. Общие положения. Основные понятия измерительной техники. Метрология и стандартизация. Виды и методы измерений. Измерительные преобразователи и структурные схемы измерений.
2.	2.	2.	Метрологические характеристики средств измерений. Статическая характеристика. Чувствительность, диапазон преобразования, класс точности.
3.	3.	3.	Динамическая характеристика, динамическая погрешность. Понятие о передаточной функции. Характеристики измерительных преобразователей при воздействии стандартных сигналов. Переходная функция. Амплитудночастотная и фазочастотная характеристики. Преобразователи механических величин в электрические. Классификация измерительных преобразователей (генераторные и параметрические). Резистивные преобразователи контактного и реостатного типа.

Основы электротензометрии. Тензорезисторные преобразователи. Основные типы тензорезисторов: проволочные, фольговые и полупроводниковые.

5.	4.	5.	Основные метрологические характеристики тензорезисторов. Способы изготовления, технология наклейки, монтаж одиночных датчиков и розеток.
6.	4.	6.	Метрологические характеристики тензорезисторов. Способы их определения.
7.	4.	7.	Измерительные схемы с тензорезисторами. Потенциометрическая, мостовая и полумостовая схемы подключения датчиков. Выбор тензорезисторов в зависимости от задач и условий измерения.
8.	4.	8.	Использование тензорезисторов для исследования напряженно-деформированного состояния конструкций. Методы разделения деформаций.
9.	4.	9.	Измерение сил, давлений и крутящих моментов с использование тензорезисторов.
10.	4.	10.	Определение кинематических параметров узлов и деталей с использованием тензорезисторов.
11.	4.	11.	Специальные виды тензорезисторов.
12.	5.	12.	Электромагнитные преобразователи. Индуктивные, трансформаторные, индукционные и магнитоупругие. Используемый физический принцип, материалы, характеристика и конструкция.
13.	5.	13.	Особенности расчета параметров электромагнитных преобразователей. Преимущества и недостатки. Схемы включения. Измерители силовых и кинематических параметров машин на основе электромагнитных преобразователей.
14.	6.	14.	Электростатические преобразователи. Принцип действия. Физические основы работы. Типы емкостных преобразователей. Измерительные схемы, их особенности; мостовая и контурная схемы. Основные требования предъявляемые к параметрам емкостных преобразователей; достоинства и недостатки электростатических датчиков. Конструктивные особенности и характеристики емкостных преобразователей, используемых для исследования параметров машин.
15.	7.	15.	Пьезоэлектрические преобразователи. Пьезоэффект: прямой и обратный; материалы используемые в пьезоэлектрических преобразователях, их свойства. Пьезорезонансные преобразователи: особенности применения, достоинства и недостатки. Конструктивные особенности пьезопреобразователей; электрические схемы; усилительные устройства, работающие в комплекте с пьезодатчиками. Измерительные преобразователи на основе пьезоэффекта для измерения усилий, давлений, ускорений и других параметров машин.
16.	8.	16.	Фотоэлектрические преобразователи. Физические принципы работы, классификация по типу фотоэффекта. Основные характеристики. Внешний и внутренний фотоэффект. Особенности конструкции. Измерение механических парметров с использованием фотоэлектрических преобразователей.
17.	9.	17.	Электронные преобразователи (механотроны). Принцип действия; особенности конструкции, схемы включения. Использование в качестве датчиков для измерения механических параметров машин. Достоинства и недостатки.
18.	10.	18.	Измерение температуры. Общие сведения. Понятие о термодинамической шкале; термометры механической группы. Термоэлектрический метод измерения; общие сведения, требования к термоэлектрическим материалам, технология изготовления термопар, электрические схемы соединения термопар; примеры термометрирования различных объектов. Термометры сопротивления. принцип действия, диапазон измерений, точность; достоинства и недостатки, материалы, используемые для термометров сопротивления, их характеристика, конструктивные особенности термодатчиков. Приборы и аппаратура для измерения температуры: милливольтметры, потенциометры, тепловизоры и т.д.

Лабораторные работы (практикум).

5.1. Объем и содержание лабораторных работ, характер занятий и их цель.

Таблица 3 - Состав и объем лабораторного практикума.

Номер лабораторной работы	Номер раздела	Наименование и краткое содержание лабораторной работы	Кол-во часов
1	4	Основы электротензометрии. Приобретение навыков наклейки, монтажа и подключения тензодатчиков.	2
2	4	Определение метрологических характеристик тензорезисторных преобразователей.	2
3	4	Исследование напряженно-деформированного состояния конструкции методом электротензометрии.	2
4	4	Исследование статистических характеристик случайных нагрузок с помощью системы тензометрических устройств. Установка «БОКС». Освоение современных методов расшифровки осциллограмм случайных процессов.	4
5	5,6	. Определение амплитудно-частотных и фазочастоных характеристик измерительных преобразователей различных типов (тензометрического, индуктивного, пьезоэлектрического). Динамическая градуировка акселерометров и виброметров. Динамическая градуировка акселерометров и виброметров. Навыки работы с виброизмерительной аппаратурой, электронно-лучевыми и светолучевыми осциллгорафами. Изучение конструкций тензометрических, индуктивных, пьезоэлектрических датчиков. Использование и освоение различных методов построения АЧХ и ФЧХ.	6
6	5	Исследование сил сопротивления в механизме торможения. Регистрация ударных процессов. Иллюстрация комплексного экспериментального исследования изучаемого явления. Навыки работы с большим количеством разнообразных измерительных преобразователей: тензорезисторных, индуктивных, фотоэлектрических и т.д. усилительной и регистрирующей аппаратурой. Настройка и градуировка всего измерительного комплекса. Анализ и обработка осциллограмм.	4
7	4	Исследование динамических усилий в кулачковом механизме. Определение КПД высшей кинематической пары.	4
8	8	Исследование температурных полей и напряжений.	6
9	4	Исследование динамических параметров процесса сверления.	4

Контрольные вопросы по лабораторным работам.

Контрольные вопросы к каждой лабораторной работе выдаются перед выполнением лабораторного практикума и хранятся в лаборатории.
6. Практические занятия

В рабочей программе специальности этот раздел занятий отсутствует.
7. Семинарские занятия.

В рабочей программе специальности этот раздел занятий отсутствует.
8.Самостоятельная работа студентов (СРС)

8.1. Обработка результатов и оформление журнала лабораторных работ по курсу «Экспериментальная механика»:

Таблица 7 – Содержание и объем работы

Номера раздела	Наименование и содержание разделов работы	Объем расчетной и графической частей	Количество часов на одного студента
4.	Определение метрологических характеристик тензорезисторных преобразователей	5 листов формата А4	4,0
4.	Исследование напряженно-деформированного состояния конструкции методом электротензометрии.	4 листа формата А4	5,0
4.	Исследование статистических характеристик случайных нагрузок с помощью системы тензометрических устройств. Установка «БОКС». Освоение современных методов расшифровки осциллограмм случайных процессов.	6 листов формата А4	7,0
3,4,5.	Определение амплитудно-частотных и фазочастоных характеристик измерительных преобразователей различных типов (тензометрического, индуктивного, пьезоэлектрического). Динамическая градуировка акселерометров и виброметров. Динамическая градуировка акселерометров и виброметров. Навыки работы с виброизмерительной аппаратурой, электронно-лучевыми и светолучевыми осциллгорафами. Изучение конструкций тензометрических, индуктивных, пьезоэлектрических датчиков. Использование и освоение различных методов построения АЧХ и ФЧХ.	6 листов формата А4	7,0
4,5,6	Исследование сил сопротивления в механизме торможения. Регистрация ударных процессов. Иллюстрация комплексного экспериментального исследования изучаемого явления. Навыки работы с большим количеством разнообразных измерительных преобразователей: тензорезисторных, индуктивных, фотоэлектрических и т.д. усилительной и регистрирующей аппаратурой. Настройка и градуировка всего измерительного комплекса. Анализ и обработка осциллограмм.	7 листов формата А4	8,5
4,10.	Исследование температурных полей и напряжений.	5 листов формата А4	8.5
4,5,7	Исследование динамических параметров процесса сверления.	2 листа формата А4	10,0

8.2.Рефераты
1. Сравнительный анализ методов измерения полей деформаций и напряжений на основе использования тензорезисторных и пьезоэлектрических тензометров.

2. Сравнительный анализ методов измерения полей деформаций и напряжений на основе использования тензорезисторных и электромагнитных тензометров.

3. Сравнительный анализ методов измерения усилий тензодатчиками на основе использования стержневых и шаровых упругих элементов.

4. Сравнительный анализ методов измерения усилий тензодатчиками на основе использования балочных и кольцевых упругих элементов.

5. Сравнительный анализ методов измерения крутящих моментов на основе использования тензорезисторов и электромагнитных преобразователей.

6. Сравнительный анализ методов измерения крутящих моментов на основе использования тензорезисторов и фотоэлектрических преобразователей.

7. Критический анализ методов измерения усилий с использованием тензорезисторных и пьезоэлектрических преобразователей.

8. Критический анализ методов измерения усилий с использованием пьезоэлектрических и электромагнитных преобразователей.

9. Методы измерения массы тел на основе преобразования неэлектрических величин в электрический сигнал.

10. Метод акустической эмиссии и его использование для оценки работоспособности конструкций.

11. Сравнительный анализ методов измерения давления на основе тензорезисторных и пьезоэлектрических преобразователей.

12. Сравнительный анализ методов измерения давления на основе электромагнитных и потенциометрических преобразователей.

13. Сравнительный анализ методов измерения перемещений на основе тензорезисторных и емкостных преобразователей.

14. Сравнительный анализ методов измерения перемещений на основе потенциометрических и электромагнитных преобразователей.

15. Сравнительный анализ методов измерения скоростей (линейных и угловых) на основе потенциометрических и электромагнитных преобразователей.

16. Сравнительный анализ методов измерения скоростей (линейных и угловых) на основе фотоэлектрических и тензорезисторных преобразователей.

17. Сравнительный анализ методов измерения ускорений на основе тензорезисторных и пьезоэлектрических преобразователей.

18. Сравнительный анализ методов измерения ускорений на основе электромагнитных и потенциометрических преобразователей.

19. Упругие элементы датчиков и материалы, используемые для их изготовления.

20. Измерение массы с использованием тензорезисторных

преобразователей.

21. Современные методы регистрации сигналов измерительной информации в условиях реальной эксплуатации конструкций.

22. Тензоаппаратура: современные разработки, характеристика тензоусилителей, элементная база, область применения.

22. Тензорезисторы для усталостных испытаний и исследования акустической выносливости конструкций.

23. Использование тензорезисторных преобразователей в механике разрушения.

24. Датчики накопления усталостных повреждений и сигнализаторы роста усталостной трещины.

25. Методы определения остаточных напряжений с использованием тензорезисторов.

26. Сравнительный анализ контактных и бесконтактных методов измерения температуры.

(*) Примечание: при подготовке реферата необходимо учитывать требования стандарта ЮУрГУ на оформление технической документации и расчетно-пояснительных записок при выполнении курсовых работ и проектов;

объем реферата 15 … 20 страниц формата А4, включая текст, иллюстрации и таблицы;

рефераты сдаются на электронном носителе и в виде твердой копии;

после проверки преподавателем реферат защищается.
9. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

9.1. Рекомендуемая литература:

9.1.1. Основная литература (не более 4 — 5 наименований):

Экспериментальная механика. В 2-х книгах: Кн. 1,2. Пер. С англ. / Под. ред. А. Кобаяси. - М.: Мир. 1990.-Кн.1-616с.; Кн.2-552с.

2. Клокова Н.П. Тензорезисторы: теория, методика расчета, разработки.- М.: Машиностроение.1990.-224с.

3. Проектирование датчиков для измерения механических величин / Под ред. Е.П.Осадчего. - М.: Машиностроение, 1979.-480с.

4. Левшина Е.С., Новицкий П.В. Электрические измерения физических величин. Измерительные преобразователи. - Л.: Энергоатомиздат, 1983. - 320с.

5. Электрические измерения неэлектрических величин / Под ред. П.В.Новицкого. -5-е изд. - Л.: Энергия, 1975. - 576с.
9.1.2. Дополнительная литература

(указываются современные издания, в том числе и периодические, изданные не позднее 5 лет разработки программы, по ГОСТ 7.1-84):

1. Литвак В.Н. Тензореле. Расчет. Конструирование. Применение.- М.: Машиностроение. 1989 г.

2. Логинов В.Н. Электрические измерения механических величин. - 2-е изд. - М.: Энергия, 1976. - 104с.

3. Преображенский В.Г. Теплотехнические измерения и приборы. - 3-е изд. - М.: Энергия, 1978. - 704с.

4. Тензометрия в машиностроении. Справочное пособие / Под ред. Макарова Р.А. - М.: Машиностроение, 1976. - 216с.

Шушкевич В.А. Основы электротензометрии. - Минск.: Вышэйш. школа, 1975. - 352с.

6. Немец И. Практическое применение тензорезисторов. Пер. с чешск., М.: Энергия, 1970. - 144с.

Средства и материально-техническое обеспечение дисциплины (перечень обучающих, контролирующих, расчетных компьютерных программ, компьютерных тренажеров, мультимедийных лекций, видеолекций, диафильмов, кино- и телефильмов, диапозитивов, иллюстрационных материалов).

Контрольно-обучающий комплекс для освоения и выполнения работ по «ЭМИ» на основе электронного пособия, контролирующей программной оболочки и демонстрационных версий лабораторных работ.

Оригинальные лабораторные установки, предназначенные для проведения лабораторного практикума.

Набор необходимого оборудования, включающий контрольно-измерительные приборы и устройства, а также компьютеры.

Зачет проводиться в специализированной лаборатории кафедры и включает как вопросы теоретического характера, так и вопросы практического использования полученных навыков при проведении экспериментальных исследований.

Добавить документ в свой блог или на сайт

	Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Южно-Уральский... Программа предназначена для студентов юургу специальности 040201 «Социология»		Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Южно-Уральский... Программа предназначена для студентов юургу специальности 040201 «Социология»
	Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Южно-Уральский... ...		Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Южно-Уральский... Требование к обязательному минимуму содержания дисциплины «Социологическое сопровождение избирательных кампаний» по специальности...
	Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Южно-Уральский... Требование к обязательному минимуму содержания дисциплины «Социологические проблемы изучения общественного мнения» по специальности...		Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Южно-Уральский... Требование к обязательному минимуму содержания дисциплины «Выборочный метод в социологии» по специальности 040201 «Социология»
	Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Южно-Уральский... ...		Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Южно-Уральский... ...
	Федеральное агентство по образованию южно-уральский государственный университет Олимпиад, в соответствии с Порядком приема в высшие учебные заведения РФ и Порядком проведения олимпиад школьников пользуются льготами...		Российской Федерации Федеральное агентство по образованию гоу впо... Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования и учебным...
	Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Южно-Российский... Ю 70 Юриспруденция. Оформление текстовых документов в учебном процессе: учебно-методическое пособие / Под ред. В. В. Низовцева; Юж....		Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное... В сборник включены итоговые тесты по литературе для 5 – 9 классов (с ответами)
	Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Государственное... Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию		Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Государственное... «Московский государственный институт электронной техники (технический университет)»
	Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Государственное... «Московский государственный институт электронной техники (технический университет)»		Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Государственное... «Московский государственный институт электронной техники (технический университет)»

Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Южно-Уральский государственный университет

Похожие: